机电一体化系统在农业机械工程中的应用试析

刘力硕

（南京理工大学紫金学院，江苏 南京210046）

1 机电一体化系统及其优势

机电一体化系统相比于传统的农业机械工程具有显著的优势。高度智能化的系统能够减少人工投入，提高生产质量和效率，降低生产成本。一体化系统减少了资源占用，有利于推动农业生产的集约化和现代化。机电一体化系统通常具有环境友好的特点，污染小，对环境破坏少，节能效果好，对绿色农业的发展具有重要意义，促进农业的可持续发展。

2 机电一体化系统的主要技术

2.1 信息技术

信息技术是机电一体化系统的核心技术，对信息传递的准确和完整起到决定性作用，影响整个机电一体化系统的运行质量和效率。信息技术处于高速发展的阶段，处理方式和速度不断取得突破，在机电一体化系统中应注意引进先进技术，提高系统的可靠性和有效性。

2.2 机械技术

机电一体化系统的高效应用依赖于农业机械工程中设备的机械水平，机械设备的性能对机电一体化系统的运行具有重要的影响。通过材料替代、功能的集约化或技术的更新换代，能够有效减轻机械设备的重量、缩小机械设备的体积，提高机电一体化系统的运行效率。

2.3 感应技术

机电一体化系统需要精度和灵敏度高、功能多样的感应装置，对工程的温度湿度、光照强度、电能电量等参数进行感应和传输，以提高机电一体化系统工作的准确性。传感器需要稳定的工作环境，应提高感应技术的抗破坏和抗干扰能力，并加强环境的检测，定期对感应装置和线路进行维护，以防传感器损坏。

2.4 控制技术

控制技术是机电一体化系统的关键技术，通过自动化的检测、分析和运行对机械设备发出指令，实现机电一体化系统的正常运行。控制技术需要不断调试、优化，根据具体作业情况改变控制方式和参数，保证控制的有效性和科学性，提高机电一体化系统的运行质量。

3 机电一体化系统在农业机械工程中的应用

3.1 监控功能

机电一体化设备的应用需要进行监督，保证农业机械的运行安全。传统的机电一体化设备是采取人工监督的方式，效率低，限制大，对机电一体化设备的故障和风险的检查存在不小的漏洞，通常需要在故障发生之后再进行处理，极易造成设备较严重的损坏。机电一体化系统的监控技术能够对设备进行运行全程的实时监控，将监控信息传输到系统终端，使操作者能够随时随地掌握设备运行情况，通过系统的总控台进行远程控制和操作。

例如河南某地农户在蔬菜种植的温室大棚中使用了四台电机，其中风门电机为蔬菜生长提供不间断的通风，使大棚空气对流，保证温度和湿度；暖风和冷风电机在棚内温度过低和过高的情况下进行加热或降温，使蔬菜的生长处于适合温度；加湿电机能够调整大棚内的湿度适合蔬菜的生长。温室大棚内的种植的蒜黄生长周期为20天左右，最适宜的温度为20～25℃、相对湿度为75%到85%，温室大棚自动控制系统采用计PLC控制系统，将四台电机联通，协调大棚内的环境条件。温度和湿度传感器能够检测大棚内的环境条件是否达到蒜苗生长的最佳状态，通过变频器调节风门电机的运行，在大棚内温度和湿度均匀达到预定值时自动降低运行速度；当湿度低于预定值时，加湿电机自动工作；当温度高于或低于预定值时，暖风和冷风电机自动工作。PLC控制系统能够抵抗多种干扰，稳定性强，能够无故障连续运行30年，对农业生产提供可靠的保障[1]。

3.2 节能降耗

农业机械多为大型设备，能耗很高，提高了农业生产的成本。机电一体化系统对农业机械的生产技术进行升级，将机电设备的功能进行整合优化，一体化管理运行，提高能源的使用效率，减少能源浪费，对农业生产的可持续发展具有重要的促进作用。农业机械工程中的污染现象日益严重，机电一体化系统能够减少污染排放，通过提高生产效率降低能耗，实现环境友好型生产，减少对生态的破坏。

例如山东某地在蔬菜的储存与运输中应用的环保仓储系统，能够依靠电子温度控制器来自动调节温度，每种蔬菜的存储条件不同，如大葱在0～5℃能够存储7天，大蒜在-5℃左右能存放10天，生姜在7～10℃能存放15天，仓储系统能够选择不同的蔬菜种类和存储时间，自动调配储存温度，对不同储存区域进行适合的温度调节，达到最佳储存效果。多数冷藏系统只能进行统一的温度设置，冷气下沉，造成温度不均，储藏条件不佳，而环保仓储系统通过温度的自动调节，加强空气对流，使仓储环境内上层和下层的温度均匀，空气保持新鲜，有利于多种蔬菜的储藏。环保仓储系统采用半导体制冷技术，无需氟利昂等对生态环境有害的成分参与，不产生污染，对环境十分友好。环保仓储系统提高了蔬菜储存和运输的效果，减少了蔬菜的浪费，对环境破坏小，不受自然条件的影响，具有强大的优势，值得推广。

3.3 提高精度

农业机械工程的工作质量受到施工精度的重要影响，农业机械的施工过程存在大量测量、检验、核算等工作，对精度的要求非常高。传统的农业机械施工通过人工进行测量、检验，主观性较强，容易发生失误和遗漏，数字的准确性存在较大缺陷，对工程质量产生影响。机电一体化系统能够大幅提升农业机械工程的施工精度，通过计算机进行数字计算，几乎没有误差，计算结果直接进入机电一体化系统生成运行参数，指挥农业机械设备的作业。机电一体化系统的计算和运行过程不受外界因素的干扰，可以实现长时间连续作业，具有人工无法实现的准确性和有效性，相比人工作业具有巨大的优势。

例如在作物栽种时利用光学鼠标进行精度控制，光学鼠标内的二极管通过光线与地面的反射记录移动轨迹，在数字处理器上对移动数值进行分析处理，对光学鼠标进行定位，判断植株的栽种位置，保证植株间保持科学的间距。光学鼠标能够识别0.01mm内的距离变化，根据预设的距离和作业范围调整运行速度，达到植株栽种的最佳效果，大大提高作物成活率，使农业生产更加精细化、集约化[2]。

3.4 技术升级

机电一体化系统的应用对农业机械工程是巨大的创新和升级，改变了传统机械复杂的操作模式，具有高度的智能化和自动化。机电一体化系统将各农业机械设备联结为一体，集中化控制和调配，加强农业生产各环节的联系，提高农业机械设备运行效率，优化农业机械设备的性能，对农业生产的技术产生革命性的影响。

4 提高机电一体化系统在农业机械工程中的应用的建议

4.1 优化设计方案

机电一体化系统的推广应用依赖于农业机械工程的整体设计，农业机械需要进行技术改造或升级，提高科学含量，提升运行水平，机电一体化系统需要符合生产条件的要求，具有普遍的适应性[3]。

4.2 加强施工控制

在农业机械工程的施工过程中，要严格按照设计图纸进行作业，并且遵照施工各项工艺的标准规范，保证工程质量。施工时要采用先进的技术和设备，对落后、老旧的设备进行淘汰，提高机电一体化水平。施工中要保证工程和施工人员的安全，加强隐患排查和风险预估。工程完成后要进行严格的验收和检测，对隐藏性风险多加关注。

4.3 培养人才

机电一体化系统的应用对技术人才的需求尤为迫切，农业一线生产人员需要掌握先进的科学知识和操作技术，掌握电气知识、自动化知识和计算机知识，熟练操作先进农业机械设备和机电一体化控制系统。相关企业必须加强对工作人员的专业培训，使工作人员对机电一体化系统具有深入了解，灵活地运用专业知识进行作业，提高工作中各种问题的应对能力。

5 结语

机电一体化系统为农业机械工程的发展具有重要的促进作用，拥有广阔的应用空间，相关人员应加强探索，将理论与实践相结合，提高机电一体化系统的应用水平，促进农业发展。